$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Glejaki to klasa neuroepitelialnych nowotworów mózgu powstałych w wyniku transformacji gleju w obrębie ośrodkowego układu nerwowego (OUN). Spośród wszystkich glejaków, glejak IV stopnia Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) lub glejak wielopostaciowy (GBM) jest najczęstszy i śmiertelny1. GBM jest wysoce oporny na leczenie w stosunku do obecnego standardu leczenia, który składa się z resekcji guza w miarę możliwości, a następnie radioterapii oraz jednoczesnej i uzupełniającej chemioterapii temozolomidem2. Te śmiertelne nowotwory wiążą się z ponurą prognozą przeżycia wynoszącą zaledwie 15-18 miesięcy od momentu wstępnej diagnozy, przy czym tylko 5% pacjentów przeżywa chorobę po 5 latach3.
Obecność bariery krew-mózg (BBB), brak profesjonalnych komórek prezentujących antygen (APC) oraz wcześniej niezidentyfikowane istnienie bona fide struktur limfatycznychw mózgu4 doprowadziły do uznania GBM za uprzywilejowany immunologicznie. Jednak liczne badania pokazują obecnie, że te nowotwory mózgu rzeczywiście powodują rekrutację obwodowych komórek odpornościowych, które są głównie pochodzenia szpikowego, w tym monocytów, makrofagów i komórek supresorowych pochodzenia mieloidalnego (MDSC)5. GBM wpływa również na aktywność mikrogleju rezydującego w mózgu, stając się pronowotworowym6,7. Komórki limfoidalne, takiejak limfocyty T CD8 + 8 i komórki NK CD56 + 9 są również obecne w mikrośrodowisku guza, ale w znacznie mniejszej liczbie, co uważa się za spowodowane funkcją immunosupresyjną wywołaną przez czynniki pochodzące z glejaka na makrofagach związanych z nowotworem (TAM)10. Limfocyty T CD4 + są również obecne w GBM, ale duża część tej populacji wykazuje również ekspresję CD25 i FoxP3, twórców immunosupresyjnych komórek regulatorowych T (T reg)11. Ogólny stan immunosupresyjny GBM kończy się promowaniem ucieczki immunologicznej i progresji guza12.
Lepsze zrozumienie mechanizmów immunosupresji GBM jest kluczowe dla rozwoju skutecznych strategii immunoterapeutycznych mających na celu stymulację układu odpornościowego przeciwko nowotworowi. W ciągu ostatnich 15 lat nasze laboratorium pracowało nad przezwyciężeniem mechanizmów immunosupresynu guza mózgu w celu opracowania skutecznych nowych immunoterapeutyków anty-GBM13-19. Kulminacja tych prac doprowadziła do przeprowadzenia badania klinicznego mającego na celu ocenę skojarzonego leku cytotoksycznego i immunostymulującego u pacjentów z nowo zdiagnozowanym GBM (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT01811992).
Nasza najnowsza praca pokazuje, że mysie komórki GL26 i szczurzego OUN-1 GBM blokują przeciwnowotworowy nadzór immunologiczny komórek NK poprzez wytwarzanie dużych ilości wiążącej β-galaktozydy lektyny galektyny-1 (gal-1)20. Wykazano to poprzez hamowanie ekspresji gal-1 w komórkach glejaka za pomocą knockdownu genu za pośrednictwem shRNA. Eksperymenty in vitro wykazały, że komórki glejaka z niedoborem gal-1 proliferowały normalnie w hodowli, ale uległy szybkiemu odrzuceniu wkrótce po wszczepieniu wewnątrzczaszkowym syngenicznym myszom C57BL / 6J lub RAG1 / /, ustalając w ten sposób niezależność limfocytów T lub B od tej formy odrzucenia guza. Zubożenie odporności komórek NK za pomocą surowicy anty-asialo GM1 lub monoklonalnych przeciwciał NK1.1 doprowadziło do całkowitego przywrócenia wzrostu glejaka z niedoborem gal-1 wewnątrzczaszkowego, ustalając rolę komórek NK w odrzuceniu glejaka z niedoborem gal-1. Pokazujemy teraz, że zubożenie odporności komórek szpikowych Gr-1 + / CD11b + jest wystarczające, aby zapobiec odrzuceniu glejaka z niedoborem gal-1 pomimo obecności komórek NK, ujawniając w ten sposób nieodzowną rolę pomocniczą komórek szpikowych we wspomaganiu lizy guza z niedoborem gal-1 za pośrednictwem NK (dane niepublikowane). Ten nieoczekiwany wynik skłonił nas do opracowania kompleksowego protokołu izolacji i analizy komórek jednojądrzastych krwi obwodowej (PBMC), które infiltrują mikrośrodowisko guza mózgu wkrótce po wszczepieniu wewnątrzczaszkowym, abyśmy mogli lepiej scharakteryzować zdarzenia naciekania immunologicznego, które wskazują na odrzucenie glejaka z niedoborem gal-1.
Metoda jest tutaj demonstrowana przy użyciu mysich komórek glejaka GL26, które konstytutywnie wyrażają fluorescencyjne białko mCitrine, zwane GL26-Cit, które umożliwiają bezpośrednią wizualizację komórek nowotworowych za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej21. Komórki te są stereotaktycznie wszczepiane do mózgu syngenicznych myszy C57BL / 6J i mogą rosnąć przez 24, 48 lub 72 godziny przed eutanazją myszy. PBMC naciekające glejaka są następnie izolowane i znakowane immunologicznie za pomocą przeciwciał powierzchniowych anty -CD45, -Gr-1, -CD11b i -NK1.1 wraz z wewnątrzkomórkowym znakowaniem immunologicznym dla granzymu B (GzmB). Ta specyficzna kombinacja przeciwciał pozwala na identyfikację naciekających nowotwór komórek szpikowych Gr-1 + / CD11b + i komórek NK1.1 +, NK, komórek NK, typów komórek, które są zaangażowane w odrzucenie guza z niedoborem gal-1. Profil infiltracji immunologicznej glejaka GL26-Cit z niedoborem gal-1, określanego tutaj jako GL26-Cit-gal1i, jest następnie porównywany z profilem glejaków wyrażających normalne poziomy gal-1 zwane GL26-Cit-NT, które zawierają kontrolną spinkę do włosów shRNA, która nie jest ukierunkowana. Protokół rozpoczyna się od opisu, jak hodować komórki glejaka GL26-Cit in vitro, po którym następuje wyjaśnienie, jak ortotopowo wszczepić te komórki do prążkowia syngenicznych myszy C57BL / 6J. Następnie przechodzi do wyliczenia etapów związanych z izolacją i znakowaniem immunologicznym PBMC naciekających glejaka do analizy cytometrii przepływowej. Protokół kończy się wyjaśnieniem standardowej analizy danych i reprezentacją graficzną.
Demonstracja pokazuje, że zarówno komórki szpikowe Gr-1+/CD11b+, jak i komórki NK NK1.1+ preferencyjnie akumulują się w mikrośrodowisku guza mózgu z niedoborem gal-1 w ciągu 48 godzin od implantacji guza, co pomaga wyjaśnić, dlaczego te guzy szybko przechodzą całkowitą lizę guza około 1 tygodnia po wszczepieniu guza20. Metodę tę można łatwo dostosować do wielu różnych projektów eksperymentalnych in vivo, w których wymagane są dane czasowe dotyczące infiltracji immunologicznej mózgu. Pojedynczy eksperymentator może wykonać protokół od pobrania mózgu do analizy cytometrycznej przepływowej PBMC naciekających glejaka w ciągu około 4-6 godzin, w zależności od liczby próbek do analizy. Metodę można również połączyć z eksperymentami mającymi na celu scharakteryzowanie profilu krążących PBMC u myszy z guzem w celu porównania z tymi, które infiltrują mózg, aby zidentyfikować fenotypy immunosupresji specyficznie indukowane przez mikrośrodowisko guza. Zastosowanie tej i podobnych metod powinno ułatwić lepsze zrozumienie czynników zaangażowanych w transport obwodowych komórek odpornościowych do mikrośrodowiska guza mózgu.